Zmarł na zapalenie płuc w wieku 54 lat. Pochowany jest na cmentarzu Melaten. Wspomnienie o nim napisał Eduard LentLent E. Münchener medizinische Wochenschrift 13, s. 430 (1900). Na jego cześć nazwano ulicę w Kolonii.
Dorobek naukowy Leichtenstern zajmował się wieloma działami medycyny. Publikował prace poświęcone helmintologii – pierwszy udowodnił, że człowiek może zarazić się tęgoryjcem dwunastnicy przez połknięcie larwLeichtenstern O. Futterungsversuche mit An kylostomalarven. Ein neue Rhabditisart in den Fäces von Ziegerlarbeitern: Berichtigung. Centralblatt für klinische Medicin 7, 673-675 (1886). W 1898 roku wysunął hipotezę, że 2-naftyloamina może być czynnikiem etiologicznym raka pęcherza moczowegoLeichtenstern O. Ueber Harnblasenentzündung und Harnblasengeschwülste bei Arbeitern in Farbfabriken. Dtsch Med Wochenschr 24: 709–713 (1898). Opisał, niezależnie od Adolpha Strümplla, postać zapalenia mózgu określaną w starszym piśmiennictwie jako zapalenie mózgu Leichtensterna-StrümpllaLeichtenstern O. Über primäre hämorrhagische Encephalitis. Deutsche medizinische Wochenschrift 18: 39-40 (1892). Opisał objaw polegający na hiperalgezji (nadmiernej bolesności) kości w przebiegu zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych (objaw Leichtensterna)Leichtenstern O. Über epidemische Meningitis.